A dilação volumétrica é uma das três formas possíveis de dilatação térmica e ocorre quando são dilatadas as três dimensões de um material (largura, comprimento e altura) simultaneamente diante de um aquecimento térmico. Além dela, existe a dilatação linear, em que um corpo aquecido tem apenas o seu comprimento aumentado, e a dilatação superficial, em que apenas a área é dilatada. Show
Saiba mais: Dilatação do tempo — uma defasagem na medida de um intervalo de tempo entre dois referenciais Tópicos deste artigo
Resumo sobre dilatação volumétrica
O que é dilatação volumétrica?A dilatação volumétrica se refere à variação de tamanho de uma substância ou material em largura, comprimento e altura quando submetidos a um aumento de temperatura. Isso ocorre em razão de a matéria ser composta por átomos que, quando aquecidos, vibram de maneira a aumentar o espaço entre eles, causando sua dilatação. Como existe uma proporcionalidade entre a dilatação volumétrica, o coeficiente de dilatação e a variação de temperatura, quanto maior for o coeficiente de dilatação volumétrica, maior deverá ser a variação de temperatura para aumentar seu volume. \(\uparrow∆V∝ ↑γ∝ ↑∆T\) Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Fórmulas da dilatação volumétrica→ Dilatação volumétrica∆V = VO∙ γ ∙ ∆T
Para converter metros cúbicos em litros, basta multiplicarmos por mil, já que 1 m3 equivale a 1000 litros. → Relação entre o coeficiente de dilatação volumétrica e o coeficiente de dilatação linearEm muitos exercícios não é dado o valor do coeficiente de dilatação volumétrica, mas sim do coeficiente de dilatação linear. Abaixo, vemos a relação entre eles: γ = 3 ∙ α
→ Variação de temperatura∆T = (TF-TI)
Para convertermos Celsius em Kelvin, basta somarmos à temperatura de Celsius o valor de 273,15 , portanto 0°C=273,15 K . Como calcular a dilatação volumétrica?Calcularemos a dilatação volumétrica sempre que nos depararmos com o aquecimento dos materiais em suas três dimensões — altura, largura e comprimento.
Um pedaço de aço, de coeficiente linear igual a 11∙10-6 °C-1 , teve sua temperatura variada em 50°C e dilatou. Qual é a variação do seu volume em litros, sabendo que seu volume inicial era de 5 m3 ? Resolução: Para encontrarmos a variação do volume dilatado, utilizaremos a fórmula: ∆V = VO∙ γ ∙ ∆T Como não temos o valor do coeficiente de dilatação volumétrica, usaremos a sua relação com o coeficiente de dilatação linear: ∆V = VO ∙ 3 ∙ α ∙ ∆T Substituindo os valores dados no enunciado, nesse caso não há necessidade de converter nenhuma unidade de medida: ∆V = 5 ∙3 ∙ 11 ∙ 10-6 ∙ 50 ∆V = 8250 ∙ 10-6 ∆V = 8,250 ∙ 103 ∙ 10-6 ∆V = 8,250 ∙ 103-6 ∆V = 8,250 ∙ 10-3 ∆V=0,00825 m3 Então, houve uma dilatação volumétrica de 0,00825 m3 . Acesse também: Volume do sólidos geométricos — quais são as fórmulas? Dilatação volumétrica dos sólidosQuando aquecemos um corpo sólido, como uma barra metálica, ele pode dilatar linearmente, superficialmente ou volumetricamente. Podemos encontrar a variação de dilatação dos sólidos por meio das fórmulas mostradas anteriormente. Dilatação de metais com diferentes coeficientes de dilatação.Dilatação volumétrica dos líquidosAssim como os sólidos, os líquidos também podem ser dilatados quando variamos sua temperatura. Contudo, por se moldarem dependendo do recipiente em que são colocados, eles só podem sofrer dilatação volumétrica. Dilatação dos líquidos.Para calcularmos a sua dilatação volumétrica, é necessário que o líquido esteja em um recipiente. Tanto o líquido quanto o recipiente dilatarão, e será possível fazer o cálculo por meio da fórmula: ∆V = ∆VAparente + ∆VSólido
Exemplos de dilatação volumétricaSão inúmeros os exemplos de dilatação volúmetrica em nosso cotidiano. Vejamos alguns abaixo.
Dilatação linear e dilação superficialA dilatação térmica é o processo de aumento da(s) dimensão(ões) de um corpo quando ele tem sua temperatura aumentada. Ela pode ser classificada em linear, superficial e volumétrica, dependendo das dimensões dilatadas.
Na dilatação linear, apenas uma das dimensões é dilatada, sendo o seu comprimento variado, como no caso de um fio, cuja altura e largura são desprezíveis. Ela pode ser calculada pela fórmula: ∆L = LO ∙ α ∙ ∆T
Na dilatação superficial, duas dimensões são dilatadas. O comprimento e largura variam, como no caso de uma chapa de metal. Ela pode ser calculada pela fórmula: ∆A = AO ∙ β ∙ ∆T
Assim como temos uma relação entre o coeficiente de dilatação volumétrica com o coeficiente de dilatação linear, há uma relação entre o coeficiente de dilatação superficial com o coeficiente de dilatação linear, regida pela fórmula: \(\beta=2\cdot\alpha\)
Exercícios resolvidos sobre dilatação volumétricaQuestão 1 (Unesc 2018) Uma substância, ao ser submetida a uma variação de temperatura de 80 °C, sofreu dilatação, aumentando seu volume em 10 litros. Calcule o coeficiente de dilatação volumétrica dessa substância. Considere o volume inicial VO = 500 litros . A) 5,0∙10-4 °C-1 B) 4,5∙10-4 °C-1 C) 3,5∙10-4 °C-1 D) 2,5∙10-4 °C-1 E) 1,5∙10-4 °C-1 Resolução: Alternativa D Calcularemos o coeficiente de dilatação volumétrica por meio da fórmula: \(∆V=V_O∙γ∙∆T\) \(10=500\cdot\gamma\cdot80\) \(10=40000\cdot\gamma\) \(\frac{10}{40000}=\gamma\) \(0,00025=\gamma\) Em notação científica: \(2,5\cdot{10}^{-4}\ °C-1=γ\) Questão 2 (Ufal 2014) Para abrir um pote de geleia que possui tampa de aço do tipo rosca e corpo de vidro, com mais facilidade, basta despejar sobre a tampa água quente. Esse procedimento é eficaz porque A) a água quente dilata mais a tampa de aço do que o pote de vidro, reduzindo o atrito entre eles. B) o calor da água aquecida aumenta a pressão no interior do pote, facilitando a remoção da tampa. C) a água quente dilata mais o pote de vidro do que a tampa de aço, forçando sua abertura. D) a infiltração de água quente entre a tampa e o pote reduz o atrito, facilitando sua abertura. E) o aumento de temperatura da tampa reduz seu coeficiente de atrito com o vidro, permitindo uma abertura mais fácil. Resolução: Alternativa A Isso ocorre porque o coeficiente de dilatação do metal é bem maior que o do vidro. Por Pâmella Raphaella Melo Qual é o coeficiente de dilatação?Coeficiente de dilatação linear (α)
O coeficiente de dilatação linear é uma constante de proporcionalidade que determina o comportamento de um material quando ele sofre variações de temperatura. Quanto maior for o coeficiente de dilatação linear de um material, maior será sua sensibilidade às variações de temperatura.
Como calcular o coeficiente de uma dilatação?Mediante essas constatações foi determinada a seguinte equação para dilatação linear dos corpos: ΔL = Liα Δt, onde α é denominada de coeficiente de dilatação linear, é uma constante característica do material que constitui o corpo.
Qual o coeficiente de dilatação do concreto?O coeficiente de dilatação térmica para o concreto armado, segundo a NBR 6118, é considerado igual a 10-5/ºC, salvo quando determinado especificamente parta o concreto a ser usado.
Quem tem o maior coeficiente de dilatação?Além disso, a dilatação depende também do tipo de material de que o corpo é feito, motivo pelo qual é muito importante considerar os respectivos coeficientes. Dos sólidos constantes na tabela acima, o que menos se dilata é o Pyrex, que tem o coeficiente menor, enquanto o chumbo lidera com o maior coeficiente.
|